Цементуемые стали

Для деталей, работающих в условиях поверхностного износа (валы и др.) используют малоуглеродистые стали с 0,1-0,3%С, подвергая их цементации. Цементуемые стали легируют Cr, Ni. Чем выше требования, тем сложнее состав. Для небольших деталей применяют хромистые стали как 15Х, 20Х с 1% Cr. При содержании Cr>1,5% в цементованном слое повышается концентрация углерода и образуется легированный цементит (Fe,Cr)₃C, увеличивается глубина эвтектоидного слоя, а после термообработки - глубина закаленного слоя. Дополнительное легирование 0,1-0,2% V позволяет сформировать более мелкое зерно, что улучшает пластичность и вязкость.

Для деталей средних размеров и с повышенными нагрузками используют стали с добавлением Ni: 20ХН, 12ХН3А. При этом несколько уменьшается глубина цементованного слоя, но увеличивается глубина закаленного слоя. Никель препятствует росту зерен и образованию грубой цементитной сетки и положительно влияет на свойства стали в сердцевине. Иногда дефицитный никель заменяют марганцем с небольшим количеством титана (0,006-0,12%): 18ХГТ, 30ХГТ. В цементуемые стали Ti вводят только для измельчения зерен. При большем содержании он уменьшает глубину цементованного закаленного слоя и прокаливаемость.

Для крупных деталей используют высоколегированные цементуемые стали как 12Х2Н4, 18Х2Н4В, наиболее высокопрочные из цементуемых сталей.

В последние годы для повышения прочности стали дополнительно легируют бором (0,002-0,005%): 15ХР, 20ХГР. Последняя применяется взамен 12ХН3А для экономии никеля. При термообработке нужно иметь ввиду, что бор, увеличивая прокаливаемость, способствует росту зерен, поэтому эти стали дополнительно легируют Ti, Zr.